도쿄공업대학의 연구팀은 식물이 야간에 광합성에 관련된 효소를 끄는 구조를 해명했다.
식물체 내에서는 아침이 되어 빛이 강해짐에 따라 광합성에 관련된 복수의 효소가 환원(스위치 온)된다.한편, 황혼이 되어 빛이 약해지면, 이들 효소가 산화(스위치 오프)된다.이와 같이 효소 활성을 조절하는 기구를 「레독스 제어」라고 부르고, 효소 단백질이 갖는 이황화 결합의 형성·개열(산화·환원)을 생체 내의 산화 환원 상태에 따라 제어하고 있다.
스위치 온 상태로 할 때는, 티오레독신이라는 산화 환원 단백질이, 표적이 되는 효소의 디설파이드 결합을 환원하여 절단시킴으로써, 그 효소를 불활성형으로부터 활성형으로 한다.이 온측의 구조는 옛날부터 알려져 있었지만, 끄는 분자 기구는 밝혀지지 않았다.
연구팀은 티오레독신과 유사한 아미노산 서열을 갖는 기능을 모르는 단백질 "thioredoxin-like2"(TrxL2)에 주목했다. TrxL2의 성질을 조사하면, 티오레독신보다 산화 환원 전위가 현저히 높고, 티오레독신과는 반대 방향으로 환원력의 전달을 행하는, 산화 인자 단백질인 것을 알 수 있었다.또한 광합성 효소를 계속 산화시키기 위해 세포에 해로운 활성 산소를 제거하기 위해 환원력을 사용하는 2-Cys Prx에 환원력을 전달하는 것으로 나타났습니다.즉, 활성산소가 가지는 강한 산화력을 이용함으로써 지속적인 단백질의 산화를 하고 있다고 한다.
본 성과에 의해, 식물이 광합성을 행할 수 없는 야간에 광합성의 당 대사에 관련된 효소군을 잠들어 에너지 낭비를 막는 구조의 일단이 해명되었다.향후 환경 적응형 작물 디자인 등의 응용 전개에도 중요한 지침이 될 것으로 기대된다.
